分枝型抗剪连接件及其在制备钢‑混凝土组合结构中的应用制造技术

技术编号:16963652 阅读:32 留言:0更新日期:2018-01-07 02:47
本发明专利技术公开了一种分枝型抗剪连接件及其在制备钢‑混凝土组合结构中的应用,该分枝型抗剪连接件是基于仿生学原理,包括:主杆、分枝杆、圆柱头、引弧结。主杆为圆截面直杆,其下端通过引弧结与钢结构焊接,主杆的上部和/或侧面与分枝杆的下端连接,主杆和/或分枝杆的上端与圆柱头连接。主杆和分枝杆的直径、几何尺寸、连接位置等根据结构受力确定。本发明专利技术能有效保证钢与混凝土的连接、便于钢筋架设、施工方便。

The preparation and application of connections of steel concrete composite structure for the branching type shear

The invention discloses a branching type shear connector, the preparation and application of steel concrete composite structure in the system, the branch type of shear connector is based on the principle of bionics, comprises a main rod, branch rod, cylinder head, arc. The main rod is a circular section straight rod, the lower end is welded with the steel structure through the arc striking junction, the upper and / or side sides of the main bar are connected with the lower end of the branching rod, and the upper end of the main rod and / or the branching rod is connected with the cylinder head. The diameter, geometry size and connection position of the main rod and branch bar are determined according to the stress of the structure. The invention can effectively ensure the connection of steel and concrete, facilitate the erection of steel bar and facilitate the construction.

【技术实现步骤摘要】
分枝型抗剪连接件及其在制备钢-混凝土组合结构中的应用
本专利技术属于桥梁工程
,具体涉及一种分枝型抗剪连接件及其在制备钢-混凝土组合结构中的应用。
技术介绍
钢-混凝土组合结构是由钢梁、连接件和钢筋混凝土板组合成为整体而共同工作的一种结构。这种结构兼具钢结构和钢筋混凝土结构的一些特性,在桥梁工程中得到了广泛应用。如已经建成的东海大桥、上海长江大桥的引桥、港珠澳大桥的85m跨引桥等,正在设计的深中通道的引桥、大连湾跨海交通工程的引桥等都提出了钢-混凝土组合结构方案。钢-混凝土组合结构通常采用连接件保证钢梁和钢筋混凝土板两种结构间的协同受力,常用的连接件有焊钉连接件和开孔板连接件。但是,开孔板连接件刚度很大,其在混凝土结构中容易引发较大的应力集中,从而导致混凝土结构开裂。传统的焊钉连接件刚度较小,其只有一个圆柱头,其与混凝土之间的连接能力较弱,从而导致钢筋混凝土板很容易出现开裂,尤其是钢-混组合连续梁在负弯矩处区由于桥面板承受较大的拉应力,极易出现开裂问题。此外,也是由于传统的焊钉连接件只有一个圆柱头,无法有效固定钢筋混凝土板内部的钢筋,钢筋定位需要采取额外措施,从而导致施工期间钢筋的定位经常发生破坏,无法达到理想的受力状态。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此,本专利技术的主要目的是提供一种基于仿生学原理的分枝型抗剪连接件及其在制备钢-混凝土组合结构中的应用,从而有效保证钢梁与钢筋混凝土结构之间的有效连接、不引入较大应力集中,同时便于钢筋架设、方便施工,为钢-混凝土组合结构的设计与施工提供更多的选择。(二)技术方案为达到上述目的,一方面,本专利技术提供了一种分枝型抗剪连接件,基于仿生学原理,其包括:主杆、分枝杆、圆柱头和引弧结。其中,主杆为圆截面直杆,其下端通过引弧结与钢结构焊接。所述主杆的上部和/或侧面与所述分枝杆的下端连接,所述主杆和/或所述分枝杆的上端与所述圆柱头连接。所述分枝杆的型式为上部分枝型、侧向分枝型、上部分枝型与侧向分枝型的组合型。当所述分枝杆为上部分枝型时,所述主杆的上端与所述分枝杆的下端连接,所述分枝杆为圆截面曲杆,所述分枝杆的上端与所述圆柱头连接;当所述分枝杆为侧向分枝型时,所述主杆的侧面与一个或多个所述分枝杆的下端连接,所述分枝杆为圆截面曲杆或直杆,所述主杆和所述分枝杆的上端均与所述圆柱头连接;当所述分枝杆为上部分枝型与侧向分枝型的组合时,侧向分枝型的分枝杆的下端低于上部分枝型的分枝杆的下端。上部分枝型的分枝杆的形状为U形、V形或开口槽形;侧向分枝型的分枝杆的形状可为形、形或\形。所述主杆的直径R为10-30mm,优选为10mm、13mm、16mm、19mm、22mm或25mm;所述分枝杆的直径r比R小,其确定原则如下:(I)对于上部分枝型,r=(R/2+2)mm,若r为小数,则四舍五入只保留整数;(II)对于侧向分枝型,若有一个分枝,r=(R/2+2)mm,若r为小数,则四舍五入只保留整数;若有N个分枝,N≥2,r=[R/(N+1)+1]mm,若r为小数,则四舍五入只保留整数;(III)对于组合型,上部分枝型和侧向分枝型的分枝杆的r分别按原则(I)和(II)确定。所述圆柱头的尺寸和与之相连的所述主杆或所述分枝杆的直径相关,所述圆柱头的直径d1是与之相连的所述主杆或所述分枝杆直径的1.6~1.9倍,圆柱头的高度h1是与之相连的所述主杆或所述分枝杆直径的0.5~0.8倍,优选地,所述圆柱头和与之相连的所述主杆或所述分枝杆交接处,设置圆弧倒角,避免应力集中。所述主杆的长度L、所述分枝杆的高度h和宽度d的取值原则如下:(I)对于上部分枝型,L=30mm~180mm,并取10mm的整数倍;h=2L/5~4L/5,并保留5mm的整数倍;d=L/3~L/2,并保留5mm的整数倍;(II)对于侧向分枝型,L=40mm~250mm,并取10mm的整数倍;h=L/3~L/2,并保留5mm的整数倍;d=L/4~L/3,并保留5mm的整数倍;分枝杆在竖向平面内,其上端与主杆的上端可以保持平齐,也可以不平齐;若有N个分枝,N≥2,各分枝杆所在竖直平面之间的夹角α为90°的倍数。所述主杆、所述分枝杆和所述圆柱头的材质均为ML15钢材。另一方面,本专利技术提供了一种所述抗剪连接件在制备钢-混凝土组合结构中的应用,包括:将所述抗剪连接件焊接到钢结构上,所述抗剪连接件呈阵列排布;利用所述抗剪连接件将钢筋定位;浇筑混凝土,并养护成型。又另一方面,本专利技术提供了一种钢-混凝土组合结构,包括:钢结构、钢筋混凝土板和所述的抗剪连接件,其中抗剪连接件焊接到所述钢结构上从而将钢结构与钢筋混凝土板紧密连接,所述抗剪连接件呈阵列排布,所述钢筋混凝土板通过利用所述抗剪连接件将钢筋定位后浇筑混凝土而形成。(三)有益效果从上述技术方案可以看出,本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术提供的这种分枝型抗剪连接件,基于仿生学原理,其刚度比传统焊钉连接件大,且具有分枝杆和多个圆柱头,因此其与混凝土之间的连接能力较强,能够有效解决钢筋混凝土板的开裂问题;2、本专利技术提供的这种分枝型抗剪连接件,其通过主杆与分枝杆的交叉,可以精准控制钢筋混凝土板内部钢筋的定位,施工方便,而且可以保障钢筋混凝土结构达到理想的受力状态。附图说明图1为本专利技术提供的不同形状的上部分枝型抗剪连接件的示意图;图2为本专利技术提供的不同形状的侧向分枝型抗剪连接件的示意图;图3为本专利技术提供的一种组合分枝型抗剪连接件的示意图;图4为本专利技术提供的分枝型抗剪连接件的尺寸标注示意图;图5为利用本专利技术提供的上部分枝型抗剪连接件定位钢筋的示意图;图6为利用本专利技术提供的组合分枝型抗剪连接件定位钢筋的示意图。附图标记说明:1-主杆;2-分枝杆;3-圆柱头;4-引弧结;5-钢结构;6-钢筋。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本专利技术进一步详细说明。如图1~图3所示,本专利技术提供的分枝型抗剪连接件,基于仿生学原理,其包括:主杆1、分枝杆2、圆柱头3、引弧结4。其中,主杆1为圆截面直杆,其下端通过引弧结4与钢结构5焊接。分枝杆2有3种型式:上部分枝型,主杆1的上端与分枝杆2的下端连接,分枝杆2为圆截面曲杆,其形状可为U型、V型、开口槽形等,分枝杆2的上端与圆柱头3连接;侧向分枝型,主杆1的侧面与一个或多个分枝杆2的下端连接,分枝杆2为圆截面曲杆或直杆,其形状可为型、型、\型等,主杆1和分枝杆2的上端均与圆柱头3连接;组合型,上部分枝型与侧向分枝型的组合,并且侧向分枝型的分枝杆2的下端低于上部分枝型的分枝杆2的下端。另外,对于组合型,除了可以是上部分枝型与侧向分枝型的组合,如图3的左图所示,也可以是侧向分枝型与侧向分枝型的组合,如图3的右图所示。当然,图3的右图所示也可以认为是有多个分枝的侧向分枝型。如图4所示,在所述的分枝型钢-混凝土组合结构用抗剪连接件中,主杆1的直径R一般为10-30mm,优选地可分6种规格:R=10mm、13mm、16mm、19mm、22mm、25mm。分枝杆2的直径r比R小,其确定原则如下:(I)对于上部分枝型,r=(R/2+2)mm,若r为小数,则四舍五入只保留整数;(II)对于侧向分枝型,若有一个分枝,r=(R/2+2)本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种分枝型抗剪连接件,包括:主杆(1)、分枝杆(2)、圆柱头(3)和引弧结(4),其特征在于,所述主杆(1)为圆截面直杆,其下端通过所述引弧结(4)与钢结构(5)焊接;所述主杆(1)的上部和/或侧面与所述分枝杆(2)的下端连接,所述主杆(1)和/或所述分枝杆(2)的上端与所述圆柱头(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种分枝型抗剪连接件,包括:主杆(1)、分枝杆(2)、圆柱头(3)和引弧结(4),其特征在于,所述主杆(1)为圆截面直杆,其下端通过所述引弧结(4)与钢结构(5)焊接;所述主杆(1)的上部和/或侧面与所述分枝杆(2)的下端连接,所述主杆(1)和/或所述分枝杆(2)的上端与所述圆柱头(3)连接。2.根据权利要求1所述的抗剪连接件,其特征在于,所述分枝杆(2)的型式为上部分枝型、侧向分枝型、上部分枝型与侧向分枝型的组合型。3.根据权利要求2所述的抗剪连接件,其特征在于,当所述分枝杆(2)为上部分枝型时,所述主杆(1)的上端与所述分枝杆(2)的下端连接,所述分枝杆(2)为圆截面曲杆,所述分枝杆(2)的上端与所述圆柱头(3)连接;当所述分枝杆(2)为侧向分枝型时,所述主杆(1)的侧面与一个或多个所述分枝杆(2)的下端连接,所述分枝杆(2)为圆截面曲杆或直杆,所述主杆(1)和所述分枝杆(2)的上端均与所述圆柱头(3)连接;当所述分枝杆(2)为上部分枝型与侧向分枝型的组合时,侧向分枝型的分枝杆(2)的下端低于上部分枝型的分枝杆(2)的下端。4.根据权利要求3所述的抗剪连接件,其特征在于,上部分枝型的分枝杆(2)的形状为U形、V形或开口槽形;侧向分枝型的分枝杆(2)的形状为形、形或\形。5.根据权利要求2至4中任一项所述的抗剪连接件,其特征在于,所述主杆(1)的直径R为10-30mm,所述分枝杆(2)的直径r比R小,其确定原则如下:(I)对于上部分枝型,r=(R/2+2)mm,若r为小数,则四舍五入只保留整数;(II)对于侧向分枝型,若有一个分枝,r=(R/2+2)mm,若r为小数,则四舍五入只保留整数;若有N个分枝,N≥2,r=[R/(N+1)+1]mm,若r为小数,则四舍五入只保留整数;(III)对于组合型,上部分枝型和侧向分枝型的分枝杆(2)的r分别按原则(I)和(II)确定。6.根据权利要求1至4中任一项所述的抗...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘高张喜刚高原付佰勇王斐
申请(专利权)人:中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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